Elintarviketeollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen Eila Järvenpää, erikoistutkija Luke, Uudet liiketoimintamahdollisuudet Biokomponenttien erotus ja biotuotteet -tiimi 24.9.2015
Luonnonvarakeskus pohjaa biotaloudelle
Työtä biotalouden ja luonnonvarojen kestävän käytön edistämiseksi Luke on tutkimus- ja asiantuntijaorganisaatio, joka yhdistää uusiutuvien luonnonvarojen ja vastuullisen ruoantuotannon osaajat kokonaisuudeksi, joka tarjoaa innovatiivisia ratkaisuja elinkeinojen edistämiseksi. Monitieteinen tutkimustieto ja asiantuntijapalvelut ovat pohja kestäville päätöksille niin kotimaassa kuin kansainvälisesti. Luonnonvarojen tutkimus palvelee kansalaisia tuottamalla tietoa terveydestä ja hyvinvoinnista sekä edistämällä suomalaisen luonnon puhtautta ja elinvoimaisuutta. Luke aloitti toimintansa 1.1.2015, kun Metsäntutkimuslaitos Metla, Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus MTT, Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos RKTL ja maa- ja metsätalousministeriön tietopalvelukeskus Tiken tilastopalvelut yhdistyivät.
Näihin keskitymme Uusiutuviin luonnonvaroihin perustuvat biomassapohjaiset tuotteet ja energia ruokajärjestelmä ja -turva hyvinvointi ja terveys kestävä luonnonvaratalous ja -politiikka
Elintarviketuotannon sivuvirtakysymyksiä: Biotalous Suomessa muutakin kuin metsä? Kiertotalouden toimijat, onko niitä? Sivutuotteiden määrät ja laatu alueittain alueellinen jalostus Säilöntä Logistiikka ja varastointi Veden poistolla lisätään energia-arvoa/kg (bioenergia, rehu) Ruokakäyttö, rehukäyttö tuotantoprosessien muutokset Lisäarvotuotteet: mistä, mitä, milloin ingredientit ruoka, rehu, muu kem. teollisuus (Chemind ry) Kilpailukyky muiden raaka-aineiden + kem. prosessien kanssa Ympäristövaikutukset ja taloudellinen kestävyys 5 Eila Järvenpää 25.9.2015
Jätehierarkia ja jätebiojalostamon tuotteet Jätteen muodostumisen ehkäiseminen/ vähentäminen Uudelleenkäyttö Kierrätys Prosessointi, ml. Bioenergiantuotanto Kompostointi Polttaminen (tuhka) Hävittäminen (kaatopaikka) Työntöä vai vetoa Farmaseuttiset yhdisteet Elintarvikkeiden ainesosat (erit. funktionaaliset) Rehujen ainesosat Muun teollisuuden raakaaine Energia Ravinteet Hinta keskimäärin /kg
Jalostusprosessin eri vaiheissa erilaisia sivuvirtoja: mihin sivuvirta kelpaa? Elintarvikekelpoiset edelleen ravinnoksi ihmisille ja eläimille, vai sittenkin energiaksi ja ravinnevalmisteiksi? Tarvittavat teknologiat ravinto- ja rehukäyttöön esim. elintarvike-, rehu- ja bioprosessointitekniikat Lainsäädäntö ohjaa sekä käyttötapaa että vaatii prosessoinnin jälkeen tiettyjä laatukriteerejä (esim. rehuvalmiste vs. lannoite; eläinper. sivutuoteasetus) Mikrobiologinen laatu, muu pilaantuminen esim. hapettunut öljy, itsekseen fermentoitunut kasvismassa Kuumennettu/kuivattu/säilötty vai ei? säilyminen logistiikkaketjussa jatkojalostuspaikkaan säilömisen kustannukset ja vaikutukset jatkoprosesseihin
Raaka-aine Alkutuotantopaikkaan jäävät, esim. vaurioituneet, pilaantuneet, esikäsitt. sivujakeet T e o l l i s e t T u k k u L o g i s t i k k a Raaka-ainevarastointi (tuore) Prosessointi, tuorekäsittelyt Vastaanottolajittelu sekä lajittelu- ja paloittelutähteet Pakkausvaihe Pakkaus/tuotevaihdon välijakeet, pakkausvirhe-sivujakeet Rikkoontuneet pakkaukset, väärin varastoitu- hävikki Varastointi (tuore- tai tuote-, tukku-) SK-myyntipiste (tukku) Lajittelu- ja paloittelutähteet, pilaantuneet, vanhentuneet VK-myyntipiste, tori Prosessointi, elintarvikkeiden valmistus Lajittelu- ja paloittelutähteet prosessin läpikäynyt hylky -sivujakeet Vaurioituneet, mikrobiologisesti pilaantuneet, myyntiajan ohittaneet Kuumennetuista tai pakastetuista tuotteista rikkoontuneet pakkaukset, väärin varastoitu Vaurioituneet, mikrobiologisesti pilaantuneet Hyllyiän/myyntiajan ohittaneet Pääasiassa tuoretuotteita, kuumennetuista pakatuista tuotteista melko vähän Ruuaksi valmistus/sk Vaurioituneet, pilaantuneet Kuorinta- yms. lajittelujäte Hyllyiän ohittaneet Kuumennetut tuotteet (ylijäämäruoka) Kuluttaja Kuorinta- yms. lajittelujäte Myyntiajan ohittaneet Kuumennetut tuotteet (ylijäämäruoka)
Prosessin kehittäminen: onko eri laatuluokkaa olevien sivujakeiden keräily erikseen mahdollista? 9 Eila Järvenpää 25.9.2015
Elintarvikejätteen hyötykomponentteja on monenlaisia erotusprosessitkin moninaisia Makrot: Proteiinit ja peptidit (elintarvike/rehu) Kuidut (elintarvike/rehu ja erilaiset rakenteet/biokomposiitit) Rasvat ja öljyt (ravinto tai energia, lähtöainekemikaalit) Sokeripolymeerit (ravinto tai energia, lähtöainekemikaalit) Mikrot: Väri-, aromi- ja flavoriaineet Antioksidantit, vitamiinit jne. mikroravintoaineet Mineraalit, erityisesti Ca, P, N lannoitteet Sekundäärimetaboliitit muiden teollisten prosessien lähtöaineiksi (esim. erikoiset sokerit, orgaaniset hapot, N- yhdisteet, )
Esikäsittely: esim. entsyymikäsittely + suodatus 11 Eila Järvenpää 25.9.2015
Lähde: Tuomo Tupasela, MTT IKI Peru 2012
MARKKINAT - hinta - kilpailijat - kysyntä/ tarjonta Työntöä vai vetoa TUOTE / FRAKTIO - laatu - ominaisuudet - käyttötavat RAAKA-AINE - koostumus - ominaisuudet - saatavuus - hinta PROSESSIT - vaihtoehdot - paikka - toimija - käyttökustannukset 13 25.9.2015
Esim. teollisista elintarvikesivuvirroista Maidonjalostus, kananmunapakkaamot ja - tuotevalmistus Liha- ja kalasivuvirrat raaka-aineiden käsittelystä: teurastamot, lihanleikkaus & kalanperkaamot Tärkkelysteollisuuden sivuvirrat ja viljapohjaisten tuotteiden sivuvirrat Ravinteiden kierrätys kasvisten jalostuksen sivuvirroista Hyötykomponenttien erottaminen marja/hedelmäsivuvirroista
Liha/kalaraaka-aineiden käsittelyn sivuvirrat (soveltuvin osin myös maito ja kanmun) Rasvan erotus ravintoaineet, biomuovien jne. raaka-aineet, biodiesel Luiden / ruotojen puhdistus Ca, P Kalan nahka Veri Lihas-/luukalvot orgaaniset yhdisteet Proteiinit, proteiinihydrolysaatit toiminnalliset proteiinit, bioaktiiviset proteiinit ja peptidit, N- yhdisteet
Viljasivuvirrat ja muut tärkkelys/kuitu/proteiinisivuvirrat Rehukäyttö ilmeinen sovellus jalostusasteen nosto? Soveltuvat hyvin biopolttoaineiden valmistukseen, nyt tuotannollisessa käytössä biokaasu & bioetanoli Proteiinien erottaminen tärkkelys/kuitujakeesta? Soveltuisivat muuhunkin bioprosessointiin, kun sivuvirta on hyvä kasvualusta mikrobeille: bakteerit, hiivat, homeet mikrobiperäiset orgaaniset yhdisteet jatkojalostettavaksi muille teollisuuden aloille (hienokemikaalit, mikrobiproteiinit, entsyymit)
Esim. kasvisten jalostuksen sivuvirroista Kasvisten pesu- ja lajitteluprosessit: *Multainen kasvisjäte Elintarviketuotantoprosessien sivujakeet: * Kuorimot (kypsentämätön) * Teollisuus (ryöpätty/kypsennetty) murskaus /hienontaminen mekaaninen vedenpoisto kuivaus fermentointi rumpukompostointi säilöntä mädätys (biokaasu) pelletöinti/rakeistus (Koostaminen/ formulointi) Maanparannusaine/lannoitevalmiste murskaus/ hienontaminen mekaaninen vedenpoisto fermentointi happosäilöntä (rehu) säilöntä rumpukompostointi kuumennus / kuivaus pyrolyysi pelletöinti/rakeistus (Koostaminen/formulointi) Ravinnepitoinen neste Rehu Teollisuuden erotusprosessit ravinnekoostumus viljelykokeet hyötykäyttömahdollisuudet ravintosisältö soveltuvuus rehukäyttöön Lähde: Sivuhyöty, MTT RaKi hanke 2015-16
Kasvisnäyte 3.2012 Kasvissivuvirta Kuiva-aine < 10% Kuitu: liukoinen n.1%, liukenematon n. 2% Sokerit: n. 5% Jauhaminen, veden ja öljyn lisäys Uutto alhaisessa lämpötilassa Sakka 1/2 Sakka 1/2 + vettä Pastörointi/lyhyt keitto Entsyymiavusteinen uutto Linkous/suodatus Vesi + öljy Seos Linkous/ suodatus Sakka Suodos, jossa liukoisia aineita, ja liukoinen kuitu Sakka /kakku jossa liukenematon kuitu
Elintarviketuotannon sivuvirtoihin perustuvan kiertotalouden kilpailukyky Kotimainen ja kv politiikkaohjaus/ verot ja tuet: energiantuotannon ja ruuantuotannon kilpailu Kustannusten jakautuminen hyödyntämisketjussa Alkutuotannon tuotteiden osittainen korvaaminen sivuvirtatuotteilla: kustannukset, kestävyys /ympäristövaik. Uudet sivuvirtoihin perustuvat tuotteet teollisuudelle tai kuluttajille Niukkuusravinteiden kierrätys, korvaaminen Fossiilista alkuperää olevien materiaalien korvaaminen pitkällä aikavälillä 19 Eila Järvenpää 25.9.2015
20 Anne Pihlanto 25.9.2015